Родители влияют на детей через гены, которые никогда не передаются по наследству

Фото из открытых источников

Дети наследуют половину своей ДНК от матери и половину от отца. Но родители также повлияли на них через гены, которые они не передали своим детям – эффект, который ученые называют генетическим воспитанием.

Это скрытое влияние проявляется в росте, весе и даже в результатах тестов. Гены, которые родители не передали детям, никогда не были частью их ДНК, но они всё же помогли сформировать личность.

Ученые, изучающие тот или иной признак, обычно рассматривают один геном — собственный геном человека. Но родители передают не только ДНК. Их генетический состав также определяет, в какой семье растет ребенок.

Этот косвенный канал имеет свое название: генетическое воспитание. Более ранние исследования показали, что даже гены, которые родитель никогда не передает, могут повлиять на ребенка через ту среду, в которой эти гены формируются. Отличить это от наследственности — нерешенная проблема в генетике.

Мэтью Р. Робинсон, профессор Австрийского института науки и технологий (ISTA), вместе со своими коллегами из Норвежского института общественного здравоохранения приступил к исследованию этого вопроса. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Genomics.

Команда собрала данные более чем от 30 000 семей — каждой из которых была мать, отец и их ребенок. Записи были получены из двух крупных биобанков, одного норвежского и одного эстонского.

Для каждого ребенка измеряли три параметра: рост, вес и результаты школьных тестов примерно в десятилетнем возрасте. Затем спрашивали, какая часть вариаций обусловлена собственной ДНК ребенка, а какая — ДНК каждого из родителей.

Люди также склонны выбирать партнеров, похожих на них, поэтому высокие люди образуют пары с высокими — это называется ассортативным спариванием. Если это не контролировать, то унаследованные гены будут выглядеть сильнее, чем они есть на самом деле, — предвзятость, выявленная в более раннем анализе генома. Метод Робинсона корректирует это.

Один из результатов совпал с ожиданиями генетиков. По всем трем признакам, собственное ДНК ребенка оказывало наибольшее генетическое влияние. В этом нет ничего удивительного.

Что застало команду врасплох, так это остальное. Косвенное влияние обоих родителей, а также то, от какого родителя произошел каждый ген, почти совпали с ДНК самого ребенка. Никто раньше не проводил подобного анализа.

Если не учитывать влияние родителей, генетическая картина искажается. Проведя сканирование генома, команда связала 276 участков ДНК с ростом — каждый из них представляет собой сочетание ДНК ребенка и влияния родителей, а не одну единственную причину.

Один и тот же ген не всегда ведет себя одинаково. Участок ДНК может вести себя по-разному в зависимости от того, достался ли он от матери или от отца. Это происходит потому, что определенные гены отключаются в яйцеклетках или сперматозоидах — этот процесс, называемый биологическим импринтингом, приводит к подавлению активности определенных генов.

Когда эффект гена зависит от того, кто из родителей передал его дальше, исследователи называют это эффектом родительского происхождения. Такие эффекты наблюдались и раньше — в одном исследовании были выявлены десятки таких случаев — но никогда не отделялись от влияния семьи.

Больше всего удивило, насколько распространенным оказалось это явление. Узор встречался достаточно часто, чтобы предположить, что импринтинг играет гораздо большую роль в жизни людей, чем кто-либо предполагал.

«Интересно, что наши результаты предполагают широкое распространение генетического импринтинга среди людей, что удивительно, поскольку лежащие в его основе механизмы остаются плохо изученными», — сказал Робинсон.

Ещё одно открытие связано с расположением этих эффектов в геноме. Те же самые участки ДНК, которые непосредственно формируют ребёнка через унаследованные гены, также действуют косвенно, через домашнюю обстановку, которую создают родители.

Обнаружить это совпадение было сложно, поскольку более старые методы не позволяли измерять оба эффекта одновременно. Результаты показывают, что одни и те же участки ДНК могут выполнять двойную функцию. Это говорит о том, что гены и окружающая среда гораздо теснее взаимосвязаны, чем можно было бы предположить, исходя из простого разделения на наследственность и воспитание.

Ильзе Кратшмер, научный сотрудник группы Робинсона и первый автор исследования, объяснила, что делает этот метод возможным.

«В конечном итоге, наш метод позволяет точно определить, связан ли генетический эффект только с ДНК одного из родителей, а не с собственной ДНК ребенка», — сказал Кратшмер.

До этой работы было известно, что гены родителей имеют значение, но никто не мог однозначно сравнить их с генами ребенка. Теперь единая модель разделяет признак на три составляющие: прямая генетика, косвенное влияние каждого из родителей и влияние родителей-источников.

Расхождение в чувствительности имеет значение для лечения. Лекарства действуют внутри собственного организма пациента, поэтому наилучшими мишенями являются области, непосредственно воздействующие на ребенка. Для косвенного влияния родителей необходимы другие инструменты.

В отношении массы тела и успеваемости в школе, где генетическая предрасположенность играет наиболее важную роль, полученные результаты заставляют органы здравоохранения и образования серьезно отнестись к этому вопросу. Тот же подход теперь может применяться не только к росту и весу, но и к психическому здоровью и метаболическим заболеваниям, в зависимости от того, передаются ли гены родителей из поколения в поколение.

Для Робинсона вывод очевиден. Связь между нашими генами и тем, кем мы становимся, гораздо сложнее и тесно связана с другими людьми, чем это предполагает стандартная модель.